(57)【要約】【課題】小型化の要請に容易に対応することができるとともに、磁束の漏洩を抑制し、かつ所望の電気的・磁気的特性を得ることが可能となる部分閉磁路型の巻線部品を提供する。【解決手段】胴部１ａの外周にコイル２が巻回されたドラム型コア１の周囲に、ドラム型コア１よりも透磁率が高い素材からなる板状または柱状の部分閉磁路形成部材３が、ドラム型コア１の両端に形成された鍔部１ｂと接触することなく、鍔部１ｂの外周の一部分とギャップを介して閉磁路を形成するように、ドラム型コア１の軸線方向に沿って配置されてなる。【選択図】図１
2010219472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部外周にコイルが巻回されたドラム型コアの周囲に、当該ドラム型コアよりも透磁率が高い素材からなる板状または柱状の部分閉磁路形成部材が、上記ドラム型コアの両端に形成された鍔部の外周の一部分とギャップを介して閉磁路を形成するように、上記鍔部から離間した位置に上記ドラム型コアの軸線方向に沿って配置されてなることを特徴とする巻線部品。
【請求項２】
上記部分閉磁路形成部材は、円柱状もしくは多角形柱状、または平板状もしくは上記鍔部の外周に部分的に沿う円弧板状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巻線部品。
【請求項３】
絶縁性を有する方形板状の枠部材の中心部に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に上記ドラム型コアが設けられるとともに、上記枠部材の実装面側の２つの角隅部に、各々上記コイルの端部が接続された端子部が配置され、かつ上記端子部が配置されていない上記枠部材の角隅部または角隅部間に孔部が形成されるとともに、当該孔部に上記部分閉磁路形成部材が挿入されていることを特徴とする請求項１または２に記載の巻線部品。
【請求項４】
上記枠部材に形成された孔部は、その内法寸法が上記枠部材の上記実装面側より上面側が小さく形成されることにより、上記部分閉磁路形成部材の上記上面側への抜け止め機能を備えていることを特徴とする請求項３に記載の巻線部品。
【請求項５】
上記部分閉磁路形成部材が挿入された上記孔部の上記実装面側の開口部は、上記端子部によって封じられていることを特徴とする請求項３または４に記載の巻線部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドラム型コアにコイルが巻回されてパワーインダクタやチョークコイル等として用いられる巻線部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インダクタ等として用いられる巻線部品の基本的な構造として、ドラム型フェライトコアの胴部外周にコイルを巻回して、当該フェライトコアの鍔部間が開放された開磁路のものが知られている。
【０００３】
一方、このような巻線部品は、通常回路部品の一部として、プリント配線基板等の配線基板上に実装されている。このため、上記開磁路型の巻線部品にあっては、上記鍔部の周囲から漏洩する磁束が、近接した他の電子部品に悪影響を与えるおそれがあった。また、インダクタンス特性が低い傾向にあることから、コイルの線径を細くして、なおかつ巻線数を多くしなければならないという欠点もあり、この結果電流値の大きな電流を流すことが難しいという問題点もあった。
【０００４】
そこで、下記特許文献１、２においては、ドラム型コアの胴部外周にコイルを巻回するとともに、このコイルを囲繞するようにして、上記ドラム型コアの鍔部間に磁性材からなる筒状コアを設けることにより、上記筒状コアを磁束の経路とした閉磁路型のインダクタあるいはコイル部品が提案されている。
【０００５】
このような巻線部品によれば、上記筒状コアによって磁束の漏洩を抑制することができるとともに、筒状コアにより形成される閉磁路によってインダクタンス値を高めることができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１１５４０９号公報
【特許文献２】特開２００７−６７０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来の巻線部品にあっては、近年における上記プリン配線基板における高密度実装に伴い、当該巻線部品についてもドラム型コアの鍔部の直径が数ｍｍのものが多用されつつある。このため、上記ドラム型コアに対応して、小径かつ薄肉の上記筒状コアを製造すること自体が、極めて困難になっている。
【０００８】
また、上記筒形コアは、ドラム型コアの胴部外周に巻回された巻線を囲繞する形となるために、万一巻線と接触した際に、導通ショートの不具合が生じないように、ドラム型コアと同程度の表面抵抗が高く、よって透磁率の低いＮｉ系フェライトコアによって形成する必要がある（例えば、上記特許文献１参照）。このため、閉磁路を形成したことによるインダクタンス値の向上効果にも限度があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、小型化の要請に容易に対応することができるとともに、磁束の漏洩を抑制し、かつ所望の電気的・磁気的特性を得ることが可能となる部分閉磁路型の巻線部品を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の巻線部品は、胴部外周にコイルが巻回されたドラム型コアの周囲に、当該ドラム型コアよりも透磁率が高い素材からなる板状または柱状の部分閉磁路形成部材が、上記ドラム型コアの両端に形成された鍔部の外周の一部分とギャップを介して閉磁路を形成するように、上記鍔部から離間した位置に上記ドラム型コアの軸線方向に沿って配置されてなることを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記部分閉磁路形成部材が、円柱状もしくは多角形柱状、または平板状もしくは上記鍔部の外周に部分的に沿う円弧板状に形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、絶縁性を有する方形板状の枠部材の中心部に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に上記ドラム型コアが設けられるとともに、上記枠部材の実装面側の２つの角隅部に、各々上記コイルの端部が接続された端子部が配置され、かつ上記端子部が配置されていない上記枠部材の角隅部または角隅部間に孔部が形成されるとともに、当該孔部に上記部分閉磁路形成部材が挿入されていることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、上記枠部材に形成された孔部は、その内法寸法が上記枠部材の上記実装面側より上面側が小さく形成されることにより、上記部分閉磁路形成部材の上記上面側への抜け止め機能を備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載の発明において、上記部分閉磁路形成部材が挿入された上記孔部の上記実装面側の開口部が、上記端子部によって封じられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜５のいずれかに記載の巻線部品においては、ドラム型コアの周囲に、板状または柱状の部分閉磁路形成部材を、上記ドラム型コアの両端に形成された鍔部の外周の一部分とギャップを介して閉磁路を形成するように配置しているために、上記部分閉磁路形成部材によって、従来の開磁路の巻線部品で問題となっていた磁束の漏洩を抑制することができる。
【００１６】
しかも、上記部分閉磁路形成部材を、ドラム型コアの鍔部から離間した位置に軸線方向に沿って配置しているために、当該部分閉磁路形成部材がドラム型コアの胴部外周に巻回されたコイルと干渉する虞がなく、よって上記部分閉磁路形成部材として、表面電気抵抗値が低い素材を用いることが可能になる。
【００１７】
この結果、上記部分閉磁路形成部材として、ドラム型コアよりも透磁率が高いフェライトや、鉄、パーマロイ等の飽和磁束密度の高い素材を用いることができるために、上述した磁束漏洩の防止効果を向上させることができるとともに、さらに部分的な閉磁路であっても、インダクタンス値および定格電流値を効果的に高めることが可能になる。
【００１８】
これにより、目標とするインダクタンス値および定格電流値を容易に得ることができて、設計の余裕度を向上させることができる。また、逆に従来のものと同一のインダクタンス値および定格電流値とする場合には、従来品よりもコイルの線径をより太くして、巻線数をより少なくすることが可能になるために、余裕をもってより大きな電流を流すことも可能になる。
【００１９】
ここで、上記部分閉磁路形成部材としては、請求項２に記載の発明のように、円柱状や三角柱、四角柱等の多角形柱状、または平板状やドラム型コアの鍔部の外周に部分的に沿う円弧板状のものが好適である。また、配置する個数も、１個または２以上の複数個を適宜選択することが可能である。
【００２０】
さらに、請求項３に記載の発明においては、上記ドラム型コアを、絶縁性を有する方形板状の枠部材の貫通孔内に設け、この枠部材の実装面側の２つの角隅部に、各々端子部を配置するとともに、上記端子部が配置されていない角隅部または角隅部間に形成した孔部に、上記部分閉磁路形成部材を挿入している。
【００２１】
このため、上記ドラム型コアが小径であって枠部材が小さな方形板状のものであっても、効果的に端子および部分閉磁路形成部材を当該枠部材に納めることができる。また、上記部分閉磁路形成部材が、枠部材に形成した孔部内に挿入されて位置決めされているために、所望の絶縁距離を高い精度で確保して、安定的な電気的特性を得ることができる。
【００２２】
加えて、上記部分閉磁路形成部材が、ドラム型コアに巻回したコイルと接触することを確実に防止することができ、よって当該部分閉磁路形成部材を構成する素材として、表面電気抵抗値が低いものを選択することができる。さらに、端子部を枠部材の角隅部に配置しているために、コイルの端部を絡げてスポット溶接する際に、当該枠部材によってドラム型コアの胴部外周に巻回されているコイルを保護することができる。
【００２３】
また、請求項４に記載の発明によれば、上記部分閉磁路形成部材が、枠部材の孔部から上面側に抜け出てしまうことを防止することができる。
ここで、上記枠部材の実装面側については、この巻線部品が実装されるプリント配線基板等によって上記孔部を塞いで部分閉磁路形成部材が抜け出ることを防止することもできる。
【００２４】
これに対して、請求項５に記載の発明のように、上記端子部によって部分閉磁路形成部材が挿入された孔部の開口部を封じるようにすれば、製造時や搬送時といった当該巻線部品の実装前においても、孔部から部分閉磁路形成部材が脱落することを確実に防止することができ、部品としての構造上の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す平面図である。
【図３】図２の底面側からの見た斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線視拡大断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態を示す平面図である。
【図８】本発明の実施例と比較例の巻線部品における部分閉磁路形成部材の有無および配置を示す平面図である。
【図９】図８の巻線部品を用いたインダクタンスの解析結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の他の実施例の巻線部品における部分閉磁路形成部材の配置を示す平面図である。
【図１１】図１０の巻線部品と比較例とを用いたインダクタンスの解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明に係る巻線部品をインダクタに適用した基本的な構造を第１の実施形態として示すもので、図中符号１がドラム型フェライトコア（ドラム型コア）である。
このドラム型フェライトコア１は、円柱状の胴部１ａと、この胴部１ａの軸線方向両端部に胴部１ａよりも大径に形成された鍔部１ｂとが、表面電気抵抗値が高いＮｉ系フェライトコア等の材料によって一体形成されたものである。
【００２７】
そして、このドラム型フェライトコア１の胴部１ａの外周に、コイル２が鍔部１ｂよりも径方向内方に位置するように巻回されている。
さらに、このインダクタにおいては、ドラム型フェライトコア１の外方に、２つの部分閉磁路形成部材３が配設されている。
【００２８】
これら部分閉磁路形成部材３は、透磁率の高いＭｎ系フィライトや、鉄、パーマロイ等の飽和磁束密度も高めた素材によって円柱状に形成されたものである。そして、２つの部分閉磁路形成部材３は、それぞれドラム型フェライトコア１の両端の鍔部１ｂの外周面とギャップを介して対向するように、ドラム型フェライトコア１の軸線方向に沿って配置されている。
【００２９】
ここで、部分閉磁路形成部材３と鍔部１ｂとの間のギャップは、ドラム型フェライトコア１と部分閉磁路形成部材３間において、閉磁路の様な磁束密度が得られる寸法に設定されている。また、本実施形態においては、２つの部分閉磁路形成部材３は、ドラム型フェライトコア１の軸線中心に対して、９０°の中心角を間に挟む位置に配置されている。
【００３０】
次いで、図２〜図４に基づいて、本発明に係る巻線部品をインダクタに適用した第２の実施形態について説明する。なお、図１に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
【００３１】
本実施形態のインダクタにおいては、平面視略正方形に形成され、ドラム型フェライトコア１の軸線方向の長さ寸法とほぼ等しい厚さ寸法を有する板状の枠部材４を備えている。
この枠部材４は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の絶縁性を有する熱可塑性樹脂によって成形されたもので、その中心部には、鍔部１ｂの直径よりも僅かに大径の内径を有する貫通孔５が形成されている。
【００３２】
そして、この貫通孔５内に、ドラム型フェライトコア１が挿入されている。また、この枠部材４のプリント配線基板等に載置される実装面４ａには、金属板からなる平板状の一対の端子板６が固定されている。ここで、端子板６は、貫通孔５の一部を塞いでドラム型フェライトコア１の脱落を防ぐように、枠部材４の対向する外周辺に沿って配置されている。
【００３３】
また、これら端子板６の同方向となる先端部には、各々端子部６ａが枠部材４の隣接する角隅部Ｃ1、Ｃ2から外方に突出するように形成されており、これら端子部６に、コイル２の各端部が絡げられて接続されている。
【００３４】
そして、この枠部材４の端子部６ａが配置されていない２つの角隅部Ｃ3、Ｃ4に、各々断面円形状の孔部７が形成され、各孔部７に円柱状の上記部分閉磁路形成部材３が挿入されている。なお、この孔部７は、第１の実施形態と同様に、部分閉磁路形成部材３が鍔部１ｂと接触することなく、当該鍔部１ｂとの間に、ドラム型フェライトコア１と部分閉磁路形成部材３間において、閉磁路の様な磁束密度が得られる寸法のギャップが形成される位置に形成されている。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、図４に示すように、孔部７の内径が、実装面４ａ側から、反対側の上面４ｂ側に向けて漸次縮径されたテーパー状に形成されている。またこれに対応して、部分閉磁路形成部材３も、その外径が枠部材４の実装面４ａ側から上面４ｂ側に向けて漸次縮径された緩やかな円錐状に形成されている。そして、各孔部７内に、部分閉磁路形成部材３が接着剤を塗布された後に挿入されることにより固定されている。
【００３６】
他方、部分閉磁路形成部材３が挿入された孔部７の実装面４ａ側の開口部は、端子板６によって封じられている。これにより、部分閉磁路形成部材３の、孔部７の上面４ｂ側および実装面４ａ側への抜け止め機構が構成されている。
【００３７】
なお、上記第１および第２の実施形態においては、２つの円柱状の部分閉磁路形成部材３を配置した場合についてのみ説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３８】
例えば図５に示す第３の実施形態のように、ドラム型フェライトコア１の鍔部１ｂの外周に部分的に沿う円弧板状または平板状の部分閉磁路形成部材１０を用い、枠部材４の上記角隅部Ｃ3、Ｃ4に形成した円弧筒状または方形筒状の孔部１１に、各々部分閉磁路形成部材１０を挿入・固定してもよい。
【００３９】
あるいは、図６に示す第４の実施形態のように、三角柱状の部分閉磁路形成部材１２を作製し、枠部材４の上記角隅部Ｃ3、Ｃ4に形成した三角筒状の孔部１３に、各々央軌部分閉磁路形成部材１１を挿入・固定することもできる。
【００４０】
さらには、図７に示す第５の実施形態においては、角隅部Ｃ3、Ｃ4に跨って鍔部１ｂの外周に部分的に沿う１つの円弧板状の部分閉磁路形成部材１４が用いられている。そして、この場合には、枠部材４に角隅部Ｃ3、Ｃ4間に延在するとともに中央部分が枠部材４の側面に開口する円弧筒状の孔部１５が形成されており、当該孔部１５内に上記部分閉磁路形成部材１４が挿入・固定されている。
【００４１】
以上の構成からなる第１〜第５の実施形態に示したインダクタによれば、ドラム型フェライトコア１の周囲に、板状または柱状の部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４を、ドラム型フェライトコア１の両端に形成された鍔部１ｂの外周の一部分とギャップを介して閉磁路を形成するように配置しているために、部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４によって、従来の開磁路の巻線部品で問題となっていた磁束の漏洩を抑制することができる。
【００４２】
しかも、部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４を、ドラム型フェライトコア１の鍔部１ｂから離間した位置に軸線方向に沿って配置しているために、ドラム型フェライトコア１の胴部１ａの外周に巻回されたコイル２と干渉する虞がなく、よって部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４として、表面電気抵抗値が低い素材を用いることが可能になる。
【００４３】
この結果、部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４として、ドラム型フェライトコア１よりも透磁率が高いフェライトや、鉄、パーマロイ等の飽和磁束密度の高い素材を用いることができるために、部分的な閉磁路であっても、インダクタンス値および定格電流値を効果的に高めることが可能になる。
【００４４】
これにより、目標とするインダクタンス値および定格電流値を容易に得ることができて、設計の余裕度を向上させることができる。また、逆に従来のものと同一のインダクタンス値および定格電流値とする場合には、従来品よりもコイルの線径をより太くして、巻線数をより少なくすることが可能になるために、余裕をもってより大きな電流を流すことも可能になる。
【００４５】
また特に、ドラム型フェライトコア１を、絶縁性を有する方形板状の枠部材４の貫通孔５内に設け、この枠部材４の実装面４ａ側の隣接する２つの角隅部Ｃ1、Ｃ2に、各々端子部６ａを配置するとともに、端子部６ａが配置されていない角隅部Ｃ3、Ｃ4または角隅部Ｃ3、Ｃ4間に形成した孔部７、１１、１３、１５に、部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４を挿入しているため、ドラム型フェライトコア１が小径であって枠部材４が小さな方形板状のものであっても、効果的に端子板６および部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４を枠部材４に納めることができる。
【００４６】
また、部分閉磁路形成部材３、１０、１２、１４が、枠部材４に形成した孔部７、１１、１３、１５内に挿入されて位置決めされているために、所望の絶縁距離を高い精度で確保して、安定的な電気的特性を得ることができる。
【００４７】
加えて、部分閉磁路形成部材７、１１、１３、１５が、ドラム型フェライトコア１に巻回したコイル２と接触することを確実に防止することができる。さらに、端子部６ａを枠部材４の角隅部Ｃ1、Ｃ2に配置しているために、コイル２の端部を絡げてスポット溶接する際に、枠部材４によってコイル２を保護することもできる。
【００４８】
さらに、孔部７（１１、１３、１５）および部分閉磁路形成部材３（１０、１２、１４）を、実装面４ａ側から反対側の上面４ｂ側に向けて漸次縮径されたテーパー状に形成するとともに、部分閉磁路形成部材３（１０、１２、１４）が挿入された孔部７（１１、１３、１５）の実装面４ａ側の開口部を、端子板６によって封じている。
【００４９】
このため、製造時や搬送時といった実装前においても、孔部７（１１、１３、１５）から部分閉磁路形成部材３（１０、１２、１４）が脱落することを確実に防止することができ、部品としての構造上の信頼性を高めることができる。
【実施例】
【００５０】
図８（ａ）に示す部分閉磁路形成部材が設けられていない従来の開示路型のインダクタと、図８（ｂ）、（ｃ）に示す本発明に係る部分閉磁路形成部材３を設けたインダクタについて、ＣＡＥ解析によって電流−インダクタンスの関係を検証した。
【００５１】
ちなみに、図８（ｂ）は、端子部が枠部材の対角方向の角隅部に配置された場合を想定し、部分閉磁路形成部材３をドラム型フェライトコア１の軸先中心に対して中心角１８０°の位置の配置した場合である。また、図８（ｃ）は、端子部が枠部材の隣接する角隅部に配置された場合を想定し、部分閉磁路形成部材３をドラム型フェライトコア１の軸先中心に対して中心角９０°の位置の配置した場合である。
【００５２】
図９は、その解析結果を示すものである。
図９から、部分閉磁路形成部材３設けた本願発明に係るインダクタによれば、従来の開示路型のものと比較して、インダクタンス値が高くなっていることが判る。この結果、定格に対してインダクタンス値に余裕が生じ、当該余裕分をコイルの巻線数を低減させて、高い定格電流値を確保し得ることが実証された。
【００５３】
次いで、図１０に示すように、図５の第３の実施形態に示したものと同様のドラム型フェライトコア１の鍔部１ｂの外周に部分的に沿う２つの平板状（角柱状）の部分閉磁路形成部材１０を配置したインダクタについて、同様の解析を行った。
【００５４】
図１１は、その結果を、従来の開示路型のものと対比したものである。
図１１に見られるように、このインダクタによれば、従来のものと比較して図８に示したものよりも、一段と高いインダクタンス値を得ることができることが判る。
【００５５】
したがって、上記実施形態のうち、特に第３および第５の実施形態に示したインダクタのように、部分閉磁路形成部材１０、１２とドラム型フェライトコア１の胴部１ｂの外周との対向面積（長さ）が大きい程、部分閉磁路を形成することによる効果が増し、より高い特性が得られることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
ドラム型コアにコイルが巻回されてパワーインダクタやチョークコイル等として用いられる巻線部品として利用される。
【符号の説明】
【００５７】
１  ドラム型フェライトコア（ドラム型コア）
２  コイル
３、１０、１２、１４  部分閉磁路形成部材
４、１１、１３、１５  枠部材
４ａ  実装面
５  貫通孔
６ａ  端子部
７  孔部
【図１】
2010219472.tif 000003
【図２】
2010219472.tif 000004
【図３】
2010219472.tif 000005
【図４】
2010219472.tif 000006
【図５】
2010219472.tif 000007
【図６】
2010219472.tif 000008
【図７】
2010219472.tif 000009
【図８】
2010219472.tif 000010
【図９】
2010219472.tif 000011
【図１０】
2010219472.tif 000012
【図１１】
2010219472.tif 000013